前沿科技在民航機場范圍的應(yīng)用

摘要：本文重點介紹了當(dāng)今世界方興未艾的許多前沿科技，包括區(qū)塊鏈、5G、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能，結(jié)合原有的檢測技術(shù)、機器人技術(shù)，在民航機場平臺打造一套萬物互聯(lián)的體系，預(yù)測分析各種智能設(shè)施設(shè)備如何高效協(xié)作。

關(guān)鍵詞：民航;應(yīng)用;區(qū)塊鏈;檢測技術(shù);物聯(lián)網(wǎng);自動化設(shè)備

1 應(yīng)用于民航機場的前沿科技

區(qū)塊鏈、5G、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能，結(jié)合原有的檢測技術(shù)、機器人技術(shù)、自動控制，都是信息時代發(fā)展出的最為有效的技術(shù)手段，是構(gòu)架民航機場智能保障體系有價值的“積木”。

2 技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)

我們要構(gòu)筑一個未來機場，《四型機場建設(shè)綱要》完成了頂層設(shè)計，要滿足“平安、綠色、智慧、人文”理念。在機場機坪范圍內(nèi)，所有的設(shè)備設(shè)施就要在這個指導(dǎo)思想的統(tǒng)御下工作。

首先要保證每一個微元（機械設(shè)備）是智能的，簡而言之，能聽得進(jìn)話，聽得懂話，干得好活。結(jié)合“99度理論”要想提升當(dāng)前設(shè)施設(shè)備的效能，迫切需要加入智能這一要素，要對當(dāng)前的機電設(shè)備進(jìn)行升級。

從前的設(shè)施設(shè)備，只具有各自的單一功能，需要人來操作，控制系統(tǒng)基于人操作設(shè)置，不能自動駕駛，自動化程度最高達(dá)到輔助駕駛，能夠提供一個友好的人機交互界面，重大指令決策都需要人來下達(dá)，或者在技術(shù)設(shè)置上采取一些技術(shù)防范措施，避免人的差錯和危險動作，不能自動獲取信息，不能與其他設(shè)備設(shè)施互聯(lián)。例如，登機橋是建立航空器與航站樓的旅客通行的管道，靠接和撤離需要人的操作，控制期間為可編程邏輯控制器，人機交互用到觸摸屏，采用較多的防撞機保護(hù)手段，在人的有限授權(quán)下可以實現(xiàn)自動調(diào)平（靠接飛機階段一種高度隨動模式）、自動泊位（在操作人員監(jiān)控下，自動回到初始位置）、自動預(yù)靠（理想情況，操作人員監(jiān)控，登機橋按照預(yù)設(shè)的路線接近飛機艙門，不能實現(xiàn)對接，效果不理想）;牽引車用來把航空器頂推出近機位，擺正航空器行走方向，需要駕駛員操作，控制系統(tǒng)多采用可編程邏輯控制器，不能自動駕駛，甚至沒有成規(guī)模的聯(lián)動動作;行李傳送帶，建立航空器貨倉與地面間貨物的傳送通道，需要人來操作，主動作單一。這些設(shè)備設(shè)施都不是智能的，需要將其進(jìn)行智能改造成為自動化設(shè)備。簡而言之，需要給設(shè)施設(shè)備加入獨立支配自己行為的大腦和獨立的感官，使之能夠獨立審視自身行為偏差的能力。在技術(shù)層面上，需要引入AI（人工智能技術(shù)），自動化技術(shù)、機器人技術(shù)、檢測技術(shù)。下面以登機橋舉例，研究單一設(shè)備升級智能設(shè)備的方法：

登機橋控制系統(tǒng)實際處理的數(shù)據(jù)量具有三個角度模擬量，兩個長度模擬量，二百余個輸入輸出數(shù)字量，靠一個可編程邏輯控制器實現(xiàn)控制。常規(guī)需要人輸入的操作指令，升降，橋頭左右轉(zhuǎn)，行走輪雙輪的組合運動，包括前進(jìn)、后退，不同角度和速度，為了實現(xiàn)自動化，需要工控機做上位機，替代人實現(xiàn)輸入指令的給定，再由可編程邏輯控制器做精準(zhǔn)執(zhí)行，好比引入超級大腦，采用高級的人工智能算法;為了提高運行可靠性，需要在檢測和執(zhí)行環(huán)節(jié)增加技術(shù)手段?？繖C過程需要實時感知距離，可以采用光電傳感器和雷達(dá)傳感器復(fù)合的檢測技術(shù)，還可以通過毫米波雷達(dá)形成一個空間場，綜合各種傳感器技術(shù)，才可以保證感知的準(zhǔn)確性，技術(shù)組合過程中，要揚長避短，避免技術(shù)局限，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如，常用的工業(yè)雷達(dá)傳感器對30cm的近距離檢測不準(zhǔn)，雨雪也影響其準(zhǔn)確性，霧霾對光電傳感器有影響，揚長避短才可以發(fā)揮優(yōu)勢，避免差錯，得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。在執(zhí)行環(huán)節(jié)，采用不同的機構(gòu)實現(xiàn)形式，采用電機拖動、還是液壓、氣動，不同的機械結(jié)構(gòu)的合理組合，才能確保執(zhí)行的準(zhǔn)確性和精度。這些都是檢測技術(shù)、機器人要研究的技術(shù)范圍;還需要通過提高冗余度增加可靠性，如果將數(shù)據(jù)量擴(kuò)充到三倍，決策可以采用少數(shù)服從多數(shù)的方式，增加控制的準(zhǔn)確性，避免差錯，數(shù)據(jù)量逐漸增加，通過數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，找出差異性，迫切進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，做到明察秋毫，及時的預(yù)判，通過反復(fù)教學(xué)，收集整理數(shù)據(jù)，形成最佳路線或者軌跡，就需要采用大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)。結(jié)合以上技術(shù)，能夠保障登機橋可以自動靠接、撤泊，實現(xiàn)自動駕駛。

現(xiàn)階段，行業(yè)內(nèi)努力的方向是力爭逐一做到單點突破，確保每個解決單一功能的設(shè)備設(shè)施變得智能，公共交通領(lǐng)域的自動駕駛車輛代表了技術(shù)的最新高度和最大可能性，有很強的示范意義，借鑒通用技術(shù)使其在民航業(yè)轉(zhuǎn)化是個捷徑，待到智能設(shè)備普及，這種智能設(shè)備的協(xié)同才會發(fā)揮最大效能，單一突破，受限于整體環(huán)境，效能提升不大。

其次，設(shè)備之間需要互聯(lián)互通。需要解決身份確認(rèn)的問題，構(gòu)建有信任的合作體系，單個設(shè)備執(zhí)行過程需要追溯確認(rèn)，需要引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù);還要有溝通效率，5G的無限通訊技術(shù)延遲能夠做到毫秒，傳輸速度能達(dá)到10Gb每秒，一秒鐘就可以傳送一個大電影，讓兩個個體，不需要牽手，瞬間就可以感受到那個對的眼神。在人機交互上，很容易實現(xiàn)遙控，可以讓操作者坐在中控室，像打游戲一樣實況遙控一部登機橋的對接作業(yè)，中控室可以呈現(xiàn)多角度攝像機鏡頭，或者建立一個3d的空間場景，可以反饋抖動等真實操作感覺有如親臨其境。而我們的終極目標(biāo)是自動駕駛，未來的某一天，登機橋與航空器進(jìn)行自動對接，航空器說：“登機橋先生，您只要把頭左擺2度，稍稍抬起1公分，再往前探出6公分，就可以吻到我了。”

再次，體系內(nèi)還需要豐富更多的信息，包括越來越多看似不直接相關(guān)的外圍信息，信息的組合關(guān)聯(lián)更有價值。在機場范圍形成一個互聯(lián)互通的大網(wǎng)，將所有要素的信息注入，地理位置信息、氣象信息，確保信息更全面。需要對場景中的一切做精準(zhǔn)的標(biāo)注，過去運行依靠人的時候，標(biāo)注主要以視覺標(biāo)注為準(zhǔn)，通過圖片、文字，讓顏色、形狀信息被人感知，而萬物互聯(lián)的體系，標(biāo)注需要直截高效的被設(shè)備設(shè)施感知。車輛設(shè)施也要建立電子信標(biāo)，包含位置基準(zhǔn)信息、矢量方向信息、外觀尺寸信息、運行速度信息等，構(gòu)建一個空間模型，設(shè)備之間通過5G互聯(lián)互通，構(gòu)造相互關(guān)聯(lián)的網(wǎng)，以此為依據(jù)，研究設(shè)備自動駕駛、自動對接，甚至規(guī)劃機坪各種設(shè)備的運行體系，包括路線、避讓原則、運行優(yōu)先級等。借助大數(shù)據(jù)和云計算，能夠感知更細(xì)微的變化，聯(lián)動更細(xì)致準(zhǔn)確，體系更安全可靠。目前，洋山港自動化程度較高，采用類似的技術(shù)應(yīng)用得好。

3 萬物互聯(lián)中人的地位和作用思考

我們希望人能夠從保障場景中撤出，不再從事繁重辛苦的勞作。在高度萬物互聯(lián)的體系內(nèi)，不得不承認(rèn)人不再滿足其中的協(xié)作要求，人的退出意味著體系的效率不在受到生理限制。當(dāng)一切都從生物體（人）的局限中解脫，不受對講機等100字每分鐘語言溝通限制，沒有“好像、大概、差不多”的模糊信息，超脫了人的生理感官（視聽）、體能的極限，不受10公里每小時的移動限制，超脫了人性，沒有惰性，不會溜號，不好逸惡勞。如果有人在機坪滯留，將和FOD一樣，對生產(chǎn)運行形成干擾，會被警告，迅速被自動化的載人小車請出場外。機場運行效能將極大解放，而且一切配合自然的就像天體運動一樣。

那時，人在哪里？制定宏觀規(guī)則;監(jiān)管，站在復(fù)雜體系內(nèi)，發(fā)現(xiàn)風(fēng)險叫停;對自動化設(shè)備調(diào)試教習(xí);自動化無法實現(xiàn)的工序的輔助;處理邊際問題、接口問題;機電設(shè)備維護(hù);成為這個體系的人機接口的延續(xù)，主要面向人的服務(wù)，提供個性化，定制化的旅客服務(wù)，情感溝通。體現(xiàn)以人為本，對人的服務(wù)質(zhì)量極大提升，將作業(yè)人員從繁重的工作、艱苦的工作現(xiàn)場解放出來，給人留下的是具有比較優(yōu)勢的工作。

4 結(jié)論

在不久的將來，機場將是平安、綠色、智慧、人文的機場。保障效能極大提升，安全得到極大提升，機場單位小時保障架次將能提升一倍以上，事故差錯率在較低的水平上，所有設(shè)備設(shè)施將采用清潔的能源，環(huán)境友好，各類污染極大降低，大部分設(shè)備設(shè)施都能自動作業(yè)，內(nèi)場車輛都會提速，精準(zhǔn)和可靠不需要低速來守護(hù)安全，新技術(shù)會形成廣泛的替代，因為5G通訊導(dǎo)航的替代，不再需要引導(dǎo)車;將不會有逐級的對人的調(diào)度系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換成對功能模塊、對設(shè)備的綜合調(diào)度體系，其中包含對人的點對點的調(diào)度。

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作者簡介

林立群（1982-） ，男，遼寧撫順人，工科學(xué)士，工程師，從事航站樓機電設(shè)備管理及維保15年。